用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、将自主水下航行器无线电能传输系统发射端和接收端的金属板设计为带有弧度的椭圆形，接收端金属板的弧度和自主水下航行器的外壳保持一致，发射端的金属板和接收端的金属板弧度保持一致；步骤2、基于水介质包括温度、盐度在内的因素，搭建水介质相对介电常数模型；步骤3、搭建耦合电容等效电路；步骤4、基于步骤3得到的耦合电容等效电路和步骤2得到的水介质相对介电常数模型求解水介质耦合电容。本发明专利技术解决了现有技术中存在的自主水下航行器无线电能传输稳定性差、且局限性大的问题。

Modeling method of coupling capacitance for radio energy transmission system of autonomous underwater vehicle

【技术实现步骤摘要】
用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法
本专利技术属于无线电能传输
，具体涉及一种用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法。
技术介绍
磁场感应型或者磁场耦合谐振型无线电能传输系统自身无法解决的瓶颈问题：第一：基于电磁场的无线电能传输系统对周围的金属物体特别敏感，由于海水具有很强的导电性，耦合线圈之间的高频电磁场将在海水中引起电涡流损耗，降低能量传输效率，影响系统传输性能。由于磁耦合谐振式与感应式传输结构相似，且工作频率更高，故水环境中磁耦合谐振式系统的涡流损耗现象更为明显。同时，多线圈结构下过多的耦合次数会增加能量损耗，降低了长距离传输时的功率和效率。深水条件下的巨大海水压力造成“压磁效应”，铁氧体磁导率下降，引起系统参数突变，耦合性能降低。第二：水作为电的良导体，具有较高的电导率，因而对高频电磁波具有强烈的衰减作用。随着传输距离增加，系统效率同时受到了互感减小和电磁波振幅衰减两种效应的影响。同时，水阻抗随着传输距离而改变，导致系统发射端和接收端的阻抗不匹配。第三：为了避免电感线圈的集肤效应，需要使用价格比较昂贵的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、将自主水下航行器无线电能传输系统发射端和接收端的金属板设计为带有弧度的椭圆形，接收端金属板的弧度和自主水下航行器的外壳保持一致，发射端的金属板和接收端的金属板弧度保持一致；/n步骤2、基于水介质包括温度、盐度在内的因素，搭建水介质相对介电常数模型；/n步骤3、搭建耦合电容等效电路；/n步骤4、基于步骤3得到的耦合电容等效电路和步骤2得到的水介质相对介电常数模型求解水介质耦合电容。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将自主水下航行器无线电能传输系统发射端和接收端的金属板设计为带有弧度的椭圆形，接收端金属板的弧度和自主水下航行器的外壳保持一致，发射端的金属板和接收端的金属板弧度保持一致；
步骤2、基于水介质包括温度、盐度在内的因素，搭建水介质相对介电常数模型；
步骤3、搭建耦合电容等效电路；
步骤4、基于步骤3得到的耦合电容等效电路和步骤2得到的水介质相对介电常数模型求解水介质耦合电容。


2.根据权利要求1所述的一种用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法，其特征在于，所述步骤1中发射端金属板的面积大于接收端金属板的面积，以保证电能传输能力。


3.根据权利要求1所述的一种用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法，其特征在于，所述步骤1中一对发射端金属板和接收端金属板之间的电容容值表示为：



式中，εr为水介质相对介电常数，ε0为真空介质介电常数，s为发射端金属板和接收端金属板之间的接触面积，d为发射端金属板和接收端金属板之间的距离。


4.根据权利要求3所述的一种用于自主水下航行器无线电能传输系统耦合电容建模方法，其特征在于，所述步骤2搭建的水介质相对介电常数模型表示如下：



式中，T表示水温度，S表示水盐度，ε∞(T,S)表示水温度为T和水盐度为S条件下无限大的频率下水介质的相对介电常数，εs(T,S)表示水温度为T和水盐度为S条件下稳态水介质相对介电常数；
τ1(T,S)表示水温度为T和水盐度为S条件下德拜模型1的驰豫时间，τ2(T,S)表示水温度为T和水盐度为S条件下德拜模型2的驰豫时间，ω为电场振荡的角频率，σ(T,S)为水温度为T和水盐度为S条件下水离子导电率。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，马力，同向前，王哲，鹿乐，常国义，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61